Question

【题目】Ⅰ、A、B、C、D均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如下图（部分产物已略去）：试回答：

（1）若D是具有氧化性的单质，A为金属且属于主族，写出B和D生成C 的化学方程式_________________________。

（2）若D是金属，A是强酸，写出A和D生成B的化学方程式______________；且A和C可生成B，写出该离子方程式______________________________。

（3）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B，写出该反应的离子方程式_________。化合物B经过一系列反应可以得到单质E，将一定质量的Mg和E 的混合物投入200mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示 。则固体混合物中E的质量为______，H2SO4溶液的物质的量浓度为_______mol/L。

Ⅱ、含氮废水进入水体而对环境造成的污染越来越严重，环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO还原为N2 ，从而消除污染。其反应的离子方程式是：6NO+10Al+18H2O=3N2↑+10Al(OH)3+6OH-

（1）上述反应中，生成标准状况下5.6L氮气时，转移的电子为___________mol；

（2）有人认为金属镁比铝能更快消除氮的污染，其反应原理和金属铝相同。

①写出镁和含氮废水反应的离子方程式_________________________________；

②已知金属镁可以从海水中提取的MgCl2通过电解制得的，若要除去1m3含氮元素0.2mol的废水中的NO（设氮元素都以NO的形式存在），则至少需要含0.5%（质量分数）MgCl2的海水___________kg。

Answer 1

【答案】 2Na2O+O22Na2O2 Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O Al3 ++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓ 5.4g 2.5 2.5 5Mg+2NO3-+6H2O=N2↑+5Mg(OH)2+2OH- 9.5

【解析】Ⅰ、（1）D是具有氧化性的单质，A元素为主族金属元素，根据反应关系可知A为Na，B为Na2O，D为O2，C为Na2O2；B和D反应生成C的化学方程式为2Na2O+O22Na2O2；（2）若D是金属，A是强酸，由转化关系可知D为变价金属，应为Fe，B是铁盐，C是亚铁盐，A和D生成B，这说明A是氧化性酸，A是硝酸，则A和D生成B的化学方程式为Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O；A和C可生成B，该反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。（3）若A、B、C为含同一种金属元素的无机化合物，在溶液中A和C反应生成B，因此含有的金属元素是Al，则B是氢氧化铝，A和C发生的是铝盐和偏铝酸盐之间的反应，该反应的离子方程式为Al3 ++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓。化合物B经过一系列反应可以得到单质E，E是金属铝。将一定质量的Mg和Al的混合物投入200mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。根据图像可知反应中稀硫酸过量，0～20mL氢氧化钠中和剩余的硫酸，20～200mL沉淀镁离子和铝离子，200～240mL溶解氢氧化铝，根据纵坐标可判断生成的氢氧化铝是0.35mol－0.15mol＝0.20mol。因此根据原子守恒可知固体混合物中Al的质量为0.2mol×27g/mol＝5.4g。溶解0.2mol氢氧化铝消耗0.2mol氢氧化钠，则氢氧化钠溶液的浓度是0.2mol÷0.04L＝5.0mol/L。沉淀达到最大值时溶液中的溶质是硫酸钠，根据钠离子守恒可知硫酸钠的物质的量是(0.2L×5mol/L)/2＝0.5mol，所以H2SO4溶液的物质的量浓度为0.5mol÷0.2L＝2.5mol/L。

Ⅱ、（1）标准状况下5.6L氮气的物质的量是0.25mol，反应中氮元素化合价从+5价降低到0价，所以转移电子的物质的量是0.25mol×5×2＝2.5mol；（2）①金属镁比铝能更快消除氮的污染，反应原理和金属铝相同，所以产物为氮气、氢氧化镁、氢氧根离子，离子方程式为5Mg+2NO3-+6H2O=N2↑+5Mg(OH)2+2OH-；②令至少需要含0.5%（质量分数）MgCl2的海水m kg，则根据方程式可知：

5MgCl2～～～～5Mg～～～～2NO3-

5×95g 2mol

1000m g×0.5% 0.2mol

解得。